CN107783216B - 一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置及方法，装置包括一套线性变化的衰减片、Uniform Mask、镜片夹持调节架、光纤夹持精密调节架，一套线性变化的衰减片和Uniform Mask分别固定在镜片夹持调节架上，且线性变化的衰减片与Uniform Mask平行，光敏光纤固定在光纤夹持精密调节架，且光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角。本发明采用光纤夹持精密调节架使光敏光纤和Mask之间形成一个夹角，这样形成的明暗相间条纹是均匀变化的而不是固定不变的；通过线性变化的衰减片调节，最终使落在光敏光纤的光强是均匀的。通过本发明的调节光敏光纤和Uniform Mask之间的角度以及更换线性衰减片，制作出不同Chirp rate光栅，本发明通用性高，不用再采购各种不同型号的定制Chirp Mask，降低昂贵的平台搭建材料成本。

Description

一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种使用Uniform Mask(均匀相位掩模板)制作不同啁啾率(Chirprate)光栅的装置及方法，涉及紫外激光领域，尤其涉及紫外光束整形调节，特别适用于高功率光纤光栅制作应用。
背景技术
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。啁啾光栅(Chirp光栅)尤其应用于高功率激光领域。
因为Chirp光栅本身特性的限制，整个制作方法中的核心光学器件也是必须的光学材料为不同啁啾率的啁啾相位掩模板(Chirp Mask)。受国内制作技术瓶颈的限制，此Chirp Mask光学材料还未达到高质量国产化的水平，整个Chirp光栅的制作方案搭建起来材料成本相当昂贵；还要受国外技术壁垒的封锁打压，如提供性能参数不良的Chirp Mask，对此目前国内水平还未达到对Chirp Mask进行准确检测甄别的水平。
要从技术和成本上实现制作不同Chirp rate光栅，就要另辟蹊径。关于这一领域国内外已进行过多项实验研究，如使用特别定制Chirp Mask制作Chirp光栅、将Uniform光栅(均匀光纤光栅)施加线性应力来增加Chirp rate指标、将Uniform光栅(均匀光纤光栅)拉锥增加Chirp rate指标。以上方法都有各自的缺点，或者制作出来的Chirp光栅的Chirprate指标是暂时的、或者制作出来的Chirp光栅不能用于高功率激光领域。特殊定制啁啾相位掩模板(Chirp Mask)成本昂贵，后续制作其他型号Chirp光栅还要继续定制新的ChirpMask，增加成本，在此不再进行赘述。本文就如何使用Uniform Mask(均匀相位掩模板)，进行光束调节整形优化，实现不同啁啾率光栅制作的方法进行研究。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置及方法，采用光纤夹持精密调节架使光敏光纤和Uniform Mask之间形成一定夹角(此夹角是可调的而且是精准控制的)，这样将原来的均匀明暗相间条纹调节为线性均匀变化的明暗相间条纹，当然落在光纤上的光强也是线性均匀变化的；然后通过线性变化的衰减片调节使落在光纤的光强是左右均匀的；最终实现Chirp光栅制作的要求。这样可以取代常见设计中选用Chirp Mask的方案，同时通过调节光敏光纤和Uniform Mask之间的角度以及更换线性衰减片，制作出不同Chirp rate的光栅，通用性高，不用再采购各种不同型号的Chirp Mask，降低昂贵的平台建设材料成本。
本发明的技术方案是：
一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置，包括一套线性变化的衰减片、一个Uniform Mask、一个镜片夹持调节架、一个光纤夹持精密调节架，其特征在于：一套线性变化的衰减片和一个Uniform Mask分别固定在一个镜片夹持调节架上，且线性变化的衰减片与Uniform Mask平行，光敏光纤固定在光纤夹持精密调节架，且光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角。
所述的光纤夹持精密调节架能精准调节光纤与Uniform Mask之间的夹角，并准确读出角度值。
所述的一套线性变化的衰减片，所有衰减片的出射面和入射面均镀紫外增透膜，不同衰减片的线性变化速度是不同的。
一种利用所述使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置制作Chirp光栅的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一：将固定有一套线性变化的衰减片和一个Uniform Mask的镜片夹持调节架放置好，将光敏光纤固定在光敏光纤夹持精密调节架；
步骤二：将紫外长方形均匀光斑通过线性变化的衰减片后得到线性均匀变化的长方形光斑，经过Uniform Mask后形成均匀间隔的明暗相间条纹，调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角，使均匀间隔的明暗相间条纹的紫外光落在光敏光纤上，且光强也是线性均匀的，从而在光敏光纤内写入Chirp光栅。
所述的光纤夹持精密调节架能精准调节光敏光纤与Uniform Mask之间的夹角，并准确读出角度值。
所述的一套线性变化的衰减片，所有衰减片的出射面和入射面均镀紫外增透膜，不同衰减片的线性变化速度是不同的。
调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角，和一套线性变化的衰减片的总和作用是对明暗相间条纹进行光束整形调节，将均匀间隔的明暗相间的条纹改为线性变化的明暗相间条纹，同时保证照在光纤上的明暗相间条纹左右光强是均匀的。所有通光原件的通光面均进行紫外镀膜处理，实现高损伤阈值，高透过效率的特征。
本发明中紫外长方形均匀光斑就采用常见传感器技术中所用到的紫外长方形均匀光斑，这是很容易达到的。
本发明采用精准调节光敏光纤与Uniform Mask之间角度以及使用不同线性衰减的衰减片，进行均匀明暗相间条纹的光束整形与调节，最终实现线性均匀变化的明暗相间条纹(即啁啾条纹)；本发明可以应用于大功率光纤光栅领域，结构简单合理，通用性强。
同时通过本发明调节光敏光纤和Uniform Mask之间的角度以及更换线性衰减片，制作出不同Chirp rate的光栅，通用性高，不用再采购各种不同型号的Chirp Mask，降低昂贵的平台建设材料成本。
附图说明
图1为本发明装置的整体构造示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、实施说明及要点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细描述，每部分是怎样工作的以及各部分之间怎样合作达到光束准确整形以及光强正确调试的目的；结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置，包括一套线性变化的衰减片102、一个Uniform Mask103、一个镜片夹持调节架104、一个光纤夹持精密调节架105，其特征在于：一套线性变化的衰减片102和一个Uniform Mask103分别固定在一个镜片夹持调节架104上，且线性变化的衰减片102与Uniform Mask103平行，光敏光纤101固定在光纤夹持精密调节架，调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤101与Uniform Mask103之间形成一定夹角。所述的光纤夹持精密调节架105能精准调节光纤与Uniform Mask之间的夹角，并从光纤夹持精密调节架105角度刻度尺106上准确读出角度值。所述的一套线性变化的衰减片102，所有衰减片的出射面和入射面均镀紫外增透膜，不同衰减片的线性变化速度是不同的。
一种利用所述使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置制作Chirp光栅的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一：将固定有一套线性变化的衰减片和一个Uniform Mask的镜片夹持调节架放置好，将光敏光纤固定在光纤夹持精密调节架；
步骤二：将紫外长方形均匀光斑通过线性变化的衰减片后得到线性均匀变化的长方形光斑，经过Uniform Mask后形成均匀间隔的明暗相间条纹，调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角，使均匀间隔的明暗相间条纹的紫外光落在光敏光纤上，且光强也是线性均匀的，从而在光敏光纤内写入Chirp光栅。
所述的一套线性变化的衰减片为数片衰减度沿线性均匀增加或减少的衰减片，光强均匀的光束经过此衰减片能产生光强沿线性按照一定速度均匀变化的光束。所述的镜片夹持调节架可以同时夹持衰减片和Uniform Mask并保证衰减片和Uniform Mask镜片之间是绝对平行的。所述的光纤夹持精密调节架通过调节光纤与Uniform Mask之间的夹角来实现明暗相间条纹的线性变化，光强也是线性变化的，然后和线性衰减片共同实现光束的光强左右均匀。
线性衰减片和Uniform Mask是如何固定的以及是如何实现光强调试的，经过这一步后光束的光强实现从左到右均匀变化(增大或减小)。
调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角，和一套线性变化的衰减片的总和作用是对明暗相间条纹进行光束整形调节，将均匀间隔的明暗相间的条纹改为线性变化的明暗相间条纹，同时保证照在光纤上的明暗相间条纹左右光强是均匀的。

Claims (6)

1.一种使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置，包括一套线性变化的衰减片(102)、一个Uniform Mask(103)、一个镜片夹持调节架(104)、一个光纤夹持精密调节架，其特征在于：一套线性变化的衰减片(102)和一个Uniform Mask(103)分别固定在一个镜片夹持调节架(104)上，且线性变化的衰减片(102)与Uniform Mask(103)平行，光敏光纤(101)固定在光纤夹持精密调节架，且光敏光纤(101)与Uniform Mask之间形成一定夹角。
2.根据权利要求1所述的使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置，其特征在于：所述的光纤夹持精密调节架能精准调节光敏光纤与Uniform Mask之间的夹角，并准确读出角度值。
3.根据权利要求1所述的使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置，其特征在于：所述的一套线性变化的衰减片，所有衰减片的出射面和入射面均镀紫外增透膜，不同衰减片的线性变化速度是不同的。
4.根据权利要求1－3之一所述使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置制作Chirp光栅的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一：将固定有一套线性变化的衰减片和一个Uniform Mask的镜片夹持调节架放置好，将光敏光纤固定在光纤夹持精密调节架；
步骤二：将紫外长方形均匀光斑通过线性变化的衰减片后得到线性均匀变化的长方形光斑，经过Uniform Mask后形成均匀间隔的明暗相间条纹，调整光纤夹持精密调节架使光敏光纤与Uniform Mask之间形成一定夹角，使均匀间隔的明暗相间条纹的紫外光落在光敏光纤上，且光强也是线性均匀的，从而在光敏光纤内写入Chirp光栅。
5.根据权利要求4所述的使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置制作Chirp光栅的方法，其特征在于：所述的光纤夹持精密调节架能精准调节光敏光纤与Uniform Mask之间的夹角，并准确读出角度值。
6.根据权利要求4所述的使用Uniform Mask制作Chirp光栅的装置制作Chirp光栅的方法，其特征在于：所述的一套线性变化的衰减片，所有衰减片的出射面和入射面均镀紫外增透膜，不同衰减片的线性变化速度是不同的。
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